照明控制系统论文 照明系统设计论文

照明控制系统论文照明系统设计论文

智能照明控制系统设计与浅析

【摘要】本文运用LonWorks现场总线技术对照明控制系统做了重点研究与设计，使得这个系统能够满足人们对节能和舒适生活的要求。基于LonWorks智能节点的照明控制部分，设计了硬件结构框图，分析了控制系统的工作原理及智能节点结构框图各个部分的主要作用，对控制系统软件进行了设计

【关键词】照明控制系统；LonWorks；程序设计

前言

“智能建筑”是综合计算机、信息通信等方面最先进的技术，使建筑物内的电力、空调、照明、防灾、防盗、运输设备等，实现建筑物综合管理自动化、远程通信和办公自动化的有效运作，并使这三种功能结合起来的建筑[1]。

随着智能建筑，特别是智能办公大厦的出现，使建筑要求与设计方法跟传统的办公楼比，大为不同。照明作为建筑不可缺少的部分，随着国际上“智能建筑”的大量出现，与之配套的智能照明技术也迅速地发展，并成为二十一世纪照明技术发展的一个重要方向。

21世纪，人工智能技术在建筑与照明中的应用趋势将会进一步扩大。正如英国的Glasgow市报指出：“Glasgow正在成为一个研究和发展太空时代智能建筑的国际组织的神经中枢。在智能建筑中的智能

照明、供热、空调、通讯及办公设备将全部由电子计算机进行控制与管理。”

面对这一发展趋势，开发了不少智能照明设计，如智能灯具、智能照明控制与管理系统，包括在照明方面的计算机硬件和软件。此外计算机在照明设计和测试方面也得到广泛应用。澳大利亚邦奇开发的Dynalie智能照明控制系统，日本的智能照明建筑，特别是现代化办公室的智能照明技术等都值得我们研究与借鉴。

1 智能照明控制系统的优点

智能照明控制系统是指用计算机技术并辅助以其它手段，对电力照明实行自动控制，提供合适照明光环境的同时降低照明系统电能消耗和其它使用费用[2]。

智能照明控制系统与手动照明控制系统相比有很多优点，包括创造环境气氛，改善工作环境、提高工作效率，良好的节能效果，延长光源寿命，管理维护方便等。

1.1 创造环境气氛多种照明控制方式，可以使同一建筑物具备多种艺术效果，为建筑增色不少。现代建筑物中，照明不单纯地为满足人们视觉上的明暗效果，更应具备多种的控制方案，使建筑物更加生动，艺术性更强，给人丰富的视觉效果和美感。如建筑物内的展厅、报告厅、大堂、中庭等，如果配以智能照明控制系统，按其不同时间、不同用途、不同的效果，采用相应的预设置场景进行控制，可以达到丰富的艺术效果。

1.2 改善工作环境，提高工作效率智能照明控制系统以调光模块控制面板代替传统的平开关控制灯具，可以有效地控制各房间内整体的照度值，从而提高照度均匀性。同时，这种控制方式有效地解决了频闪效应，不会使人产生不舒适、头昏脑胀、眼睛疲劳的感觉。

良好的工作照明环境是提高工作效率的一个必要条件。良好的设计，合理选用光源、灯具及优良的照明控制系统，都能提高照明质量。

1.3 良好的节能效果智能照明控制系统借助各种不同的“预设置”控制方式和控制组件，对不同时间不同环境的光照度进行精确设置和合理管理，实现节能。这种自动调节照度的方式，充分利用室外的自然光，只有当必需时才把灯点亮或点亮到要求的亮度利用最少的能源保证所要求的照度水平，节电效果十分明显，一般可达30%以上。

当今节能和保护环境已成为世界各国普遍关注的社会问题，并直接关系到社会的持续发展。在我国，照明用电量占总发电量的10%以上；在英国，应用在照明上的能量大约占总消耗能量的5%[3]，如果有效地利用照明用电，这个数量可以减少。

我国电力主要是来自燃煤，照明节电就意味着减少CO2、SO2、NO2等有害气体排放，可减少对大气环境的污染。

此外，智能照明控制系统中对荧光灯等进行调光控制，由于荧光灯采用了有源滤波技术的可调光电子镇流器，降低了谐波的含量，提高了功率因子，降低了低压无功损耗。

1.4 延长光源寿命智能照明控制系统能成功地抑制电网的浪涌

电压，同时还具备了电压限定和轭流滤波等功能，避免过电压和欠电压对光源的损害。智能调光器慢慢地把灯调亮到一个设定的水平。刚打开灯时，这是相当重要的。在这一点上，白炽灯由于冷丝的热冲击易于失败。通过把灯慢慢地调亮到设定的水平，也被称为“软启动”，避免了冲击电流对光源的损害，可以相当多的延长灯泡的寿命。降低灯泡的亮度也可以延长灯泡的寿命。减低10%的亮度，灯泡可以延长一倍的寿命，而减少50%，可以延长到20倍[4]。还可以实现“软关断”，灯光慢慢地熄灭。当切换场景时，灯光的变化是渐变的，使人们不会有突然变化的感觉，充分考虑到人眼对灯光的亮暗适应性。

延长光源寿命不仅可以节省大量资金，而且大大减少更换灯管的工作量，可以降低照明系统的运行费用，管理维护也变得简单。

无论是热辐射光源，还是气体放电光源，电网电压的波动是光源损坏的一个主要原因。因此，有效地抑制电网电压的波动可以延长光源的寿命。

1.5 管理维护方便智能照明控制系统对照明的控制是以模块式的自动控制为主，手动控制为辅，照明预置场景的信息存储在内存中，这些信息的设置和更换十分方便，使建筑物的照明管理和设备维护变得更加简单。

2 智能照明控制系统的组成

智能照明控制系统能在最大程度上降低对人的依赖性，能满足各种场合下的灯光控制要求，管理维护方便，节能效果显著。

智能照明控制系统主要由输入装置、处理器和执行器三个部分组成。

输入装置可以不断检测周围环境的照度水平，可以探测到某个区域是否有人移动，以及输入人们的控制指令，并把相应的信号传送给处理器。输入装置包括传感器、定时装置和控制面板或遥控器。

处理器接受输入装置的信号，经过信息处理、判断、分析，输出控制信号。

执行器与灯具直接连接，控制灯光回路的闭合或断开和调节灯光到相应的水平，包括手动开关。

2.1 控制系统总体设计

LonWorks是一个开放的控制网络平台技术，是国际上普遍用来连接日常设备的标准之一。LonWorks是开放式技术。它采用分布式的智能设备组建控制网络，同时也支持主从式网络结构。它支持各种通信介质，包括双绞线、电力线、光缆等。控制网络的核心部分——LonTalk通信协议，即ANSI/EIA709。1-A-1999已经固化在神经元芯片(neuron chip)之中。该技术包括一个称之为LNS网络操作系统的管理平台，该平台对LonWorks控制网络提供全面的管理和服务，包括网络安装、配置、检测、诊断等。LonWorks控制网络又可通过各种连接设备接入IP数据网络和互联网，与信息技术应用实现无缝的结合。

LonWorks技术的另一个重要特点是它的互操作性。国际